〈工業技術資訊月刊〉無甲醛木材黏著劑攻國際供應鏈

甲醛對健康的危害已經不是新聞,但大多數木製傢俱板材仍須靠含甲醛的黏著劑來黏合。工研院研發出「無甲醛木材黏著劑」,不僅安全無毒,黏著性、耐水性佳,更與國際連鎖家具大廠完成產品認證,一舉拿下工研菁英「傑出研究金牌獎」。 

「無甲醛木材黏著劑」安全無毒,黏著性、耐水性佳,成功打進國際大廠的供應鏈,將有助於建築、裝潢等傳統產業轉型升級。
「無甲醛木材黏著劑」安全無毒,黏著性、耐水性佳,成功打進國際大廠的供應鏈,將有助於建築、裝潢等傳統產業轉型升級。

想像一下,如果今天人類的眼睛得以洞見微小粒子,眼前的木質裝潢與傢俱將會吐露何種氣息? 

答案或許令人難以忍受——甲醛,無所不在。 

「像這些合板、拼板、或者是木質傢俱的貼皮,都是用接著劑去黏貼組合的;還有一種粒子板,則是用絞碎的木屑再混合接著劑後,熱壓成型,」工研院材料與化工研究所組長林顯光環顧會議室裡的傢俱與裝潢,幾乎無一不使用黏著劑。 

甲醛為一級致癌物 有悖健康潮流

「現在市面上最常見的膠就是『尿素甲醛樹脂黏著劑』,應用在木材板料上已經有近 70 年的歷史了,」林顯光解釋,2018 年全球木材黏著劑需求大約有 3,700 萬噸,其中高達 9 成的木頭板材都採用尿素甲醛樹脂黏著劑,理由再簡單不過,「因為最便宜!」 

除了成本低廉,尿素甲醛樹脂黏著劑也具備黏著性強、快乾,加上添加了甲醛,白蟻較不會啃咬等優勢。然而甲醛對人體的危害,早已被聯合國列為一級致癌物,長期暴露於甲醛環境中,增加罹患鼻咽癌、白血病、鼻竇癌風險;懷孕婦女也可能提高流產機會,只要傢俱有磨損、破皮就會開始釋放甲醛,且釋放期為 3 至 15 年。 

隨著大眾對甲醛的警覺性提高,美國於 2018 年初即規定所有進口美國的板材,其甲醛釋放量都必須小於 0.05ppm;而德國更有意在 2020 年訂定比美國更低的檢測標準。林顯光表示,0.05ppm 的標準已經相當嚴苛,近乎等同於天然木材本身的甲醛含量,「因此若是要達到標準,等於根本不能使用任何含甲醛的木材黏著劑。」 

瞄準競品痛點 作為研發目標

目前市面上無甲醛的木材接著劑,最知名的莫過於德國與美國所研發的新技術,然而這些最新技術在林顯光看來,都有其難以突破的缺點。 

「德國做出來的板材確實是無甲醛,雖然成品無毒,製作過程卻很毒!」至於美國的技術,林顯光回憶起 7 年前他在工研院內參加的一場演講,「主講者是院內從美國回來的一位顧問,他利用大豆為原料,成功做出無甲醛的木材黏著劑,也是目前北美唯一的無甲醛合板生產廠商。」 

「但我一聽,就覺得用大豆來做黏著劑的原料不可行,」林顯光的考量有二,一來大豆容易腐壞,再者大豆也是食糧,恐有「與人爭糧」的疑慮。 

後來在一次與台灣最大的尿素甲醛樹脂黏著劑製造商會面之際,對方與林顯光談起研發「無甲醛木材黏著劑」的可能性,「產業已經看到了未來市場的需求,不如就試著研發看看吧!」 

無甲醛木材黏著劑突破國外都做不到的技術瓶頸,丟進沸水煮4個小時都不會化開。
無甲醛木材黏著劑突破國外都做不到的技術瓶頸,丟進沸水煮 4 個小時都不會化開。
設立安全無毒目標 突破技術瓶頸

考量到產品訴求的是安全無毒,就必須盡量避免石化材料,既要取之自然,又要避免糧食競爭,幾番思慮,他們終於選定最合適的基材──纖維素,「不僅天然,而且取之不盡,是大自然界中最多的材料。」 

研發團隊很快就在實驗室做出第一瓶「無甲醛木材黏著劑」,並找來兩塊木頭,對接相黏 1 公分,黏著力道相當強韌,他們成功了! 

但是林顯光還不滿足,光只有黏度強還不夠,如果泡水就會溶掉,仍然進不了廚房跟浴室。於是再經過 1 年的不斷調配與研發,終於通過耐水性的測試,將其丟進沸水煮 4 個小時都不會化開,林顯光開懷表示:「這可是很嚴苛的技術,連美國的無甲醛木材黏著劑都做不到。」 

有了實驗證實後,接下來便是走出實驗室,進行場域驗證,確保這項研發確實可行於市場應用。第一個場域驗證就在工研院院內的一個小舞台,研發團隊鋪設大約 20 坪的地板,結果證實無論是平整度、耐用度都很成功。 

第一步踏穩了,也讓他們更有信心向外面的業者推廣,接下來他們不僅與專做山區木屋的業者合作,也接下高雄財稅大樓共 360 坪室內空間的大案子。 

振奮人心的消息不斷傳來,無甲醛木材黏著劑獲得了國際連鎖傢俱大廠的青睞,其中歐洲知名的連鎖家具大廠更預計在 2022 年前逐漸全面使用這項無甲醛木材黏著劑。
 
接洽初始,林顯光表示,對方原本不太相信團隊能達到他們的要求,特別是有些傢俱的黏合製作,連國際大廠所生產的黏著劑都不見得能應付得來。 

「廠商設計的某款傢俱在彎角處使用了彎曲與弧度的曲木,曲木只有上下 2 片是竹皮,中間有 5 層樺木,在彎曲處很容易爆板,黏著技術相當困難,即使採用尿素甲醛樹脂黏著劑,也只有一家馬來西亞的廠商能通過,」林顯光笑容滿面地說:「而工研院就是第二家,而且是無甲醛!」

一般市售家具的甲醛含量居高不下。
一般市售家具的甲醛含量居高不下。
與使用無甲醛木材黏著劑的甲醛含量相比可說是天壤之別。
與使用無甲醛木材黏著劑的甲醛含量相比可說是天壤之別。
成功推向市場 追求更上層樓

面對市場需求,林顯光坦言,仍有不少人對於無甲醛木材黏著劑的應用有所遲疑,而遲疑的理由,就在於成本考量與抗蟲害的問題。 

「這 2 個問題在研發之初就已經納入考量,」他解釋,針對蟲害問題,透過在黏著劑中加入對人體無害的殺蟲劑,就成功達到與尿素甲醛樹脂黏著劑同等的效果;而成本問題更不擔心,「黏著劑的成本只占板材約十分之一至五分之一的價錢,占比並不高,社會環保意識越來越高、對甲醛危害的概念越來越普及時,環保又安全無毒的產品,若只要多付出一點錢,就能換來一生的健康,消費者絕對會買單。」 

林顯光回憶,這項研發計畫的預算不足百萬元,卻在幾年後創造數千萬元的技轉收入,可說是「小兵立大功」,還成功打進國際大廠的供應鏈,甚至新創公司也即將成立,有助於建築、裝潢等傳統產業轉型升級。 

但研究的腳步尚未停止,未來團隊還希望可以增加產品的耐燃性,如此一來就能應用在更多的傢俱或是建材上面,還能將無醛化的目標鎖定在黃膠、白膠、防水膠等相關產品上,打造出「無毒無醛」的生活環境,才是最終的目標。 

轉載自《工業技術與資訊》月刊第 332 期 2019 年 08 月號,未經授權不得轉載。